張力偉

（國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 350003）

基于多參量的電力變壓器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

張力偉

（國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 350003）

變壓器作為發(fā)電廠與變電所中非常重要的設(shè)備之一，其安全性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)是否可靠運行。為了更加全面綜合地對變壓器進行故障監(jiān)測，本文設(shè)計一套能夠同時監(jiān)測變壓器繞組溫度、變壓器一次側(cè)過電壓信號、局部放電信號等三個參量的變壓器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。該監(jiān)測系統(tǒng)利用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計可視化監(jiān)測界面，能夠?qū)崟r的對變壓器的三個狀態(tài)參量進行監(jiān)測，同時對數(shù)據(jù)進行故障診斷。

變壓器；繞組溫度；過電壓；局部放電；虛擬儀器

0 引言

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，對變電設(shè)備的安全穩(wěn)定運行的要求也隨之越來越高。作為電力系統(tǒng)最重要的電能傳輸與轉(zhuǎn)換設(shè)備，保證電力變壓器的安全可靠運行是極為有意義的。目前，電力變壓器狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)是防止變壓器發(fā)生故障與降低變壓器事故率的有效手段之一。因此設(shè)計一套能夠多方面對電力變壓器的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的系統(tǒng)是極為有意義的。

本文采用多參量的方式對電力變壓器進行故障監(jiān)測，通過對變壓器繞組溫度、變壓器一次側(cè)過電壓信號、局部放電信號等三個參量進行同時監(jiān)測，并結(jié)合虛擬儀器測控技術(shù)進行變壓器多狀態(tài)參量在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計。通過對變壓器繞組溫度監(jiān)測單元、過電壓監(jiān)測單元、以及局部放電監(jiān)測單元進行詳細(xì)設(shè)計，最終利用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計可視化界面對各個狀態(tài)參量進行數(shù)據(jù)監(jiān)測、存儲與分析。

1 變壓器狀態(tài)參量檢測設(shè)計

本文所設(shè)計是一套能夠同時監(jiān)測變壓器繞組溫度、變壓器一次側(cè)過電壓信號、局部放電信號等三個參量的變壓器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

（1）變壓器繞組溫度檢測。變壓器繞組溫度過高將直接導(dǎo)致變壓器的絕緣下降，當(dāng)變壓器溫度過度的上升將可能導(dǎo)致變壓器燒毀甚至引發(fā)更大的事故，因此對變壓器繞組溫度檢測是極為有必要的。本文對變壓器繞組溫度監(jiān)測采用的非接觸式測溫- h-g系列光纖溫度傳感器，光纖溫度傳感器采用高分子溫敏材料，利用輸出光功率與溫度的函數(shù)關(guān)系的原理進行對溫度進行檢測。

（2）變壓器一次側(cè)過電壓監(jiān)測。過電壓的產(chǎn)生將可能直接損壞變壓器，或者對變壓器的絕緣進行損壞，從而導(dǎo)致變壓器發(fā)生故障。本文采用整體電壓傳輸參數(shù)A（s）進行有理函數(shù)逼近，將頻域電壓信號與A（s）相乘，經(jīng)Fourier反變換后得到電磁式電壓互感器高壓端口的電壓信號。過電壓監(jiān)測單元由電壓互感器、電纜、電阻式分壓器三者組成，通過測量電阻分壓器輸出的電壓然后反演到一次側(cè)，從而對過電壓信號進行監(jiān)測。

（3）局部放電監(jiān)測。變壓器局部放電故障是變壓器最常見的故障之一，本所設(shè)計的監(jiān)測系統(tǒng)采用多個超聲波傳感器形式進行局部放電超聲波信號檢測，多探頭形式能夠提高有效地采集變壓器發(fā)生局部放電時產(chǎn)生的超聲信號，而且可以為信號識別系統(tǒng)提供對比，防止采集錯誤和報警錯誤與提高采集精度。

2 多狀態(tài)參量監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文設(shè)計一套集局部放電超聲波檢測單元、變壓器繞組溫度監(jiān)測單元、變壓器一次側(cè)過電壓監(jiān)測單元以及信號處理單元于一體的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠同時監(jiān)測變壓器繞組溫度、變壓器一次側(cè)過電壓信號、局部放電信號等三個參量的變壓器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

3 變壓器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

為了更好的對變壓器的狀態(tài)進行實時監(jiān)測，本文利用虛擬儀器技術(shù)進行變壓器狀態(tài)上位機監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計。本文采用NI公司的NI PCI-6221數(shù)據(jù)采集卡，NI PCI-6221是一款低價位多功能M系列數(shù)據(jù)采集（DAQ）板卡，經(jīng)優(yōu)化適用于需要控制成本的應(yīng)用。具有5倍采樣速率的高速與4倍分辨率。通過PCI-6221數(shù)據(jù)采集卡將經(jīng)過信號處理單元分別處理后的超聲波檢測單元監(jiān)測的局部放電超聲波信號、過電壓監(jiān)測單元監(jiān)測的變壓器二次側(cè)信號、繞組溫度信號傳輸至工控機中。工控機通過數(shù)據(jù)讀取程序進行數(shù)據(jù)的采集、存儲以及分析診斷。

本文以NI公司的LABVIEW 2014作為軟件開發(fā)平臺，開發(fā)了一套能夠同時對變壓器過電壓、局部放電、溫度三個參量進行同時監(jiān)測的上位機監(jiān)測軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測、故障報警、數(shù)據(jù)分析存儲等功能。監(jiān)測界面如圖1所示。

4 結(jié)論

本文采用多參量的方式對電力變壓器進行故障監(jiān)測，通過對變壓器繞組溫度、變壓器一次側(cè)過電壓信號、局部放電信號等三個參量進行同時監(jiān)測，并結(jié)合虛擬儀器測控技術(shù)進行變壓器多狀態(tài)參量在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計。開發(fā)了一套能夠同時對變壓器過電壓、局部放電、溫度三個參量進行同時監(jiān)測的上位機監(jiān)測軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測、故障報警、數(shù)據(jù)分析存儲等功能。

［1］趙煦，成永紅，孟永鵬，吳鍇，趙紅，李軍，高飛.變壓器多參量在線監(jiān)測集成系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用.

［2］趙煦，成永紅，孟永鵬，吳鍇，趙紅，李軍.變壓器多參量綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用［A］.中國電工技術(shù)學(xué)會電工測試專業(yè)委員會、武漢大學(xué)，2010.

［3］陳霄.基于光纖傳感技術(shù)的油浸式電力變壓器狀態(tài)多參量在線檢測研究［D］.山東大學(xué)，2012.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.160